CN110520576A - 工程机械的控制装置及工程机械的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械的控制装置，其包括：动臂位置检测部，其用于检测动臂的位置；装载物重量检测部，其用于检测装载物的重量；车辆控制装置，其在变速器切断工作模式状态下接收所述动臂的位置及所述装载物的重量信息，从而决定发动机RPM增加值，并输出包含有被决定的所述发动机RPM增加值的发动机RPM控制信号；以及发动机控制部，其以能够接收所述发动机RPM控制信号的方式与所述车辆控制装置连接，用于通过被决定的所述发动机RPM增加值控制发动机的转速。

Description

工程机械的控制装置及工程机械的控制方法

技术领域

本发明涉及一种工程机械的控制装置及一种工程机械的控制方法。更详细而言，涉及一种执行变速器切断工作模式的工程机械的控制装置及一种使用该控制装置的工程机械的控制方法。

背景技术

如轮式装载机等的工程机械可以同时使用行驶装置与作业装置以执行所需要的作业。这样的工程机械可以具备有以制动踏板操作及发动机等的输出为基础自动地将变速器切换并维持在中立状态的变速器切断功能。尤其，试图在行驶状态下快速地操作前部作业装置时会踩下加速踏板(accelerator pedal)，这时在连接着行驶动力的状态下行驶速度无意中增加，导致为减小行驶中的车辆的速度而同时踩下制动踏板。此时，可以通过执行变速器切断工作切断行驶动力，从而提高作业的效率。

然而，在所述变速器切断工作中挡位保持中立，此时如果铲斗里装载着重物，将减慢动臂上升速度，只有通过加速踏板增加速度才可以加快作业速度。在这种情况下，由于要同时启动制动器和加速器，可能会给用户造成不便，增加作业时间，从而降低作业效率。

发明内容

技术课题

本发明的一课题是提供能够提升变速器切断工作时的作业效率的工程机械的控制装置。

本发明的另一课题是提供使用上述的控制装置的工程机械的控制方法。

技术方案

为实现上述的本发明的一课题，示例性的实施例的工程机械的控制装置包括：动臂位置检测部，其用于检测动臂的位置；装载物重量检测部，其用于检测装载物的重量；车辆控制装置，其在变速器切断工作模式状态下接收所述动臂的位置及所述装载物的重量信息，从而决定发动机RPM增加值，并输出包含有被决定的所述发动机RPM增加值的发动机RPM控制信号；以及发动机控制部，其以能够接收所述发动机RPM控制信号的方式与所述车辆控制装置连接，用于通过被决定的所述发动机RPM增加值控制发动机的转速。

在示例性的实施例中，当所述动臂位置低于已设定的位置或动臂处于上升驱动时，所述车辆控制装置可以控制为根据所述装载物重量决定所述发动机RPM增加值。

在示例性的实施例中，所述发动机RPM增加值可以以与动臂缸压力呈比例关系的方式决定。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制装置还包括制动器工作检测部，其当检测到制动器的工作时输出检测信号，所述车辆控制装置可以响应于从所述制动器工作检测部输出的所述检测信号输出用于执行所述变速器切断工作模式的切断控制信号。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制装置还可以包括变速器控制装置，其以能够从所述车辆控制装置接收所述切断控制信号的方式连接，并控制为响应于所述切断控制信号的输入而执行所述变速器切断工作模式。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制装置还可以包括发动机RPM增加模式选择开关，其用于决定是否执行通过所述发动机RPM增加值控制发动机转速的工作。

在示例性的实施例中，当所述动臂位置在已设定的时间内处于静止状态或所述动臂位置下降时，所述车辆控制装置可以解除所述发动机RPM增加工作模式。

为实现上述本发明的另一课题，示例性的实施例的工程机械的控制方法接收动臂的位置以及装载物重量信息；在变速器切断工作模式状态下，基于所述接收到的信息决定发动机RPM增加值；并且通过被决定的所述发动机RPM控制发动机的转速。

在示例性的实施例中，在决定所述发动机RPM增加值时，如果所述动臂位置低于已设定的位置，则可以根据所述装载物重量决定所述发动机RPM增加值。

在示例性的实施例中，所述发动机RPM增加值可以以与动臂缸压力呈比例关系的方式决定。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制方法还可以包括：检测制动器工作；并且响应于所述制动器工作，决定是否执行所述变速器切断工作模式。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制方法还可以包括向用户提供菜单以决定是否执行通过所述发动机RPM增加值控制发动机转速的工作。

在示例性的实施例中，所述工程机械的控制方法还可以包括当所述动臂位置在已设定的时间内处于静止状态或所述动臂位置下降时，解除所述发动机RPM增加工作模式。

发明的效果

根据示例性的实施例，可以通过变速器切断功能，在从前/后进挡位状态切换到中立时，根据动臂上升及前部作业装置的压力(装载物的重量)自动地增加发动机RPM，从而省去踩加速踏板的动作。

由此，即使用户不踩下加速踏板也可以通过随着装载物的重量而增加的发动机RPM控制发动机转速，使动臂快速地上升，从而提高作业效率和用户便利性。

但是，本发明的效果并不仅限于上面所提及的效果，在不脱离本发明的思想及领域的范围之内，可以进行多种扩展。

附图说明

图1是示出示例性的实施例的轮式装载机的侧面图。

图2是示出图1的控制装置的方框图。

图3是示出图2的车辆控制装置的方框图。

图4是示出根据动臂的旋转角度的动臂上升位置的侧面图。

图5是示出示例性的实施例的工程机械的控制方法的顺序图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。

在本发明的各图中，为了本发明的准确性，比实际放大示出了结构物的尺寸。

在本发明中，第一、第二等的用语可以用来说明多种构成要素，但上述构成要素不应被上述用语所限定。上述用语仅可被用于将一个构成要素区别于另一构成要素。

本发明中使用的用语旨在说明特定的实施例，并不意图限定本发明。除非上下文中有明确地另行定义，否则单数表达是包含复数的表达的。在本申请中，“包括”或“具有”等的用语旨在指定说明书上记载的特征、数字、步骤、工作、构成要素、零件或这些的组合是存在的，应被理解为并没有事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、工作、构成要素、零件或这些的组合的存在或附加可能性。

关于本文所公开的本发明的实施例，特定的结构性乃至功能性说明仅是为了说明本发明的实施例而例示出的，本发明的实施例可以被实施为多种形态，而不应被理解为仅限于本文中说明的实施例。

即，本发明可以被施加多种变更，并可以拥有多种形态，特定实施例将在图中示出，并在本文中进行详细说明。但是这并不旨在将本发明限定为特定的公开形态，应被理解为包括落入本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同物乃至替代物。

图1是示出示例性的实施例的轮式装载机的侧面图。图2是示出图1的控制装置的方框图。图3是示出图2的车辆控制装置的方框图。图4是示出根据动臂的旋转角度的动臂上升位置的侧面图。

图1中虽示有轮式装载机10，但示例性的实施例的工程机械的控制装置并不因此而被限定为只利用于轮式装载机中，亦可适用于叉车等的工业用车辆。下面为方便说明，仅对轮式装载机10进行记述。

参照图1乃至图4，轮式装载机10可以包括以能够相互旋转的方式连接的前方车体12及后方车体14。前方车体12可以包括作业装置及前轮70。后方车体14可以包括驾驶室40、发动机室50及后轮72。

所述作业装置可以包括动臂20及铲斗30。动臂20可以以能够自由旋转的方式安装在前方车体12上，铲斗30可以以能够旋转的方式安装在动臂20的一端部上。动臂20可以通过动臂缸22与前方车体12连接，动臂20由动臂缸22的驱动可以向上下方向旋转。动臂缸22可以形成有多个。倾斜臂34可以以能够在臂20的中心部上自由旋转的方式安装，倾斜臂34的一端部与前方车体12可以通过铲斗油缸32连接，通过倾斜杆连接在倾斜臂34的另一端部的铲斗30由于铲斗油缸32的驱动，可以向上下方向旋转(倾卸或挖掘)。

此外，前方车体12与后方车体14可以通过中心销16以能够相互旋转的方式连接，并且通过伸缩转向油缸(未图示)，前方车体12可以相对于后方车体14向左右曲折。

后方车体14上可以搭载有用于行驶轮式装载机10的行驶装置。发动机52可以配置在发动机室50内，并向所述行驶装置提供功率输出。所述行驶装置可以包括变矩器、变速器60、传动轴、轮轴等。发动机52的功率输出可以通过所述变矩器、变速器60，所述传动轴及所述轮轴传递到前轮70及后轮72以行驶轮式装载机10。

变速器60可以包括在第一速乃至第四速之间对速度段进行变速的液压离合器。变速器60可以包括前进用液压离合器、后进用液压离合器及第一速乃至第四速用液压离合器。各所述液压离合器可以通过被变速器控制装置300(TCU，transmission control unit)所控制的液压(离合器压)得到结合或释放。即，当所述液压离合器接收到的离合器压增加时，所述液压离合器可以被结合，当所述离合器压减小时则可以被释放。

当驾驶员在进行作业物搬运作业的过程中需要倾斜装载物时，如果为了快速地上升动臂而踩下加速踏板，之后又为了降低车速踩下制动踏板，这时轮式装载机10可以执行切断行驶动力的变速器切断(transmission cut off)工作模式。此时，车辆控制装置200(VCU，vehicle control unit)可以向变速器控制装置300输出用于执行变速器切断工作的切断控制信号，变速器控制装置300切断对所述前后进用液压离合器的工作油供给，从而将变速器切换到中立状态。下面对能够在所述变速器切断工作模式下控制发动机转速的工程机械的控制装置进行说明。

如图2所示，工程机械的控制装置100可以包括制动器工作检测部、动臂位置检测部、装载物重量检测部、车辆控制装置200、变速器控制装置(TCU)及发动机控制部400。此外，工程机械的控制装置100还可以包括变速器切断选择开关102及发动机RPM增加模式选择开关104。为了执行变速器切断工作模式，驾驶员可以将变速器切断选择开关102设置为开启(ON)状态。此外，为了在变速器切断工作时执行发动机RPM增加工作模式，驾驶员可以将发动机RPM增加模式选择开关104设置为开启(ON)状态以提升作业效率并减少油耗。

所述制动器工作检测部可以检测由驾驶员的操作引起的制动器工作。例如，所述制动器工作检测部可以包括用于检测制动踏板压力的制动器压力检测传感器110。与此不同地，所述制动器工作检测部可以包括检测所述制动踏板的操作量的制动踏板检测传感器。所述制动踏板检测传感器可以检测所述制动踏板的操作量并以此为基础提供关于所产生的制动器压力的信息。

所述动臂位置检测部可以检测动臂20的位置，即，关于从地面到动臂20的高度的信息。例如，所述动臂位置检测部可以包括用于检测动臂20的位置的动臂角度传感器24。与此不同地，所述动臂位置检测部可以包括用于检测动臂20的位置的位移传感器。

动臂角度传感器24可以检测动臂20的旋转角度并以此为基础提供关于动臂上升高度的信息。如图4所示，动臂20的旋转角度可以是在动臂20的最低位置(0％)上的延长线L与动臂20的延长线之间的角度。在动臂20的最高位置(max boom height)上，动臂20的旋转角度为θmax.height，动臂位置为最大高度(100％)。在动臂20的最大水平距离位置(maximum horizontal reach)上，动臂20的旋转角度为θmax.reach，动臂位置为中间高度(约40％)。动臂角度传感器24可以检测动臂20的工作状态。例如，动臂角度传感器24可以包含加速度测量功能以确认动臂20是否正在上升。上述的动臂的工作状态可以通过驾驶员检测驾驶室内操作装置的操作与否来进行确认。

所述装载物重量检测部可以检测车辆所装载的装载物的重量。例如，所述装载物重量检测部可以包括用于检测动臂缸压力的动臂缸压力传感器120。所述装载物重量检测部可以通过检测所述动臂的压力计算出所述装载物的重量。与此不同地，所述装载物重量检测部可以通过检测地面的倾斜角、动臂的角度变化、动臂缸的压力变化、动臂与铲斗的拉伸应力变化等，计算出装载物的重量。

车辆控制装置200可以接收关于所述制动器压力、变速器扭矩值等的信息，并以所述接收到的信息为基础输出用于执行变速器切断动作的切断控制信号。此外，车辆控制装置200可以接收关于所述动臂的位置变化及所述装载物的重量的信息，并以所述接收到的信息为基础输出用于在所述变速器切断工作模式下执行通过发动机RPM增加值控制发动机转速的发动机RPM增加工作模式的发动机RPM控制信号。

具体而言，如图3所示，车辆控制装置200可以包括决定变速器切断工作模式的进入时间点的变速器切断决定部210、决定在所述变速器切断工作模式下使发动机RPM进入增加工作模式的时间点的发动机RPM决定部220、以及分别输出所述切断控制信号以所述发动机RPM电子信号的输出部230。

当变速器切断选择开关102使得变速器切断功能处于启用(enable)状态时，如果被输入的信号符合进入(engagement)基准，变速器切断决定部210可以决定用于执行变速器切断工作模式的进入时间点。例如，当所述制动器压力大于基准压力(例如，15bar，20bar)时，可以决定为进入所述变速器切断工作。

此外，在执行变速器切断动作模式的状态下，如果被输入的信号符合解除(disengagement)基准压力，变速器切断决定部210可以控制为停止所述变速器切断工作。例如变速器切断决定部210可以将对于制动器压力的条件设定为最优先解除条件，并且当被输入的制动器压力小于解除基准压力时，输出控制信号以停止所述变速器切断工作。

当发动机RPM增加模式选择开关1014使得发动机RPM增加工作功能处于启用(enable)状态时，如果被输入信号符合进入基准，发动机RPM决定部220可以决定用于执行发动机RPM增加工作模式的进入时间点。例如，当动臂在所述动臂位置低于50％的状态下上升时，可以决定为进入所述发动机RPM增加工作。

在所述发动机RPM增加工作模式中，所述发动机RPM增加值可以根据所述动臂缸压力而决定。所述发动机RPM增加值可以以与所述动臂缸压力呈比例关系的方式决定。当所述动臂缸压力在0bar乃至250bar的范围内时，发动机RPM可以以与所述动臂缸呈比例关系的方式决定在800rpm到2100rpm的范围之内。

当所述动臂位置在已设定的时间(例如3秒)内处于静止状态或所述动臂位置下降时，发动机RPM决定部220可以解除所述发动机RPM增加工作模式。

此外，变速器切断选择开关102及发动机RPM增加模式选择开关104中的至少一个可以提供为形成在仪表盘设定菜单上的选择按钮形式。用户可以通过操作所述仪表盘设定菜单的所述选择按钮来执行或解除变速器切断选择或RPM增加模式选择功能。这样的仪表盘可以提供为触屏形式，所述选择按钮的操作可以通过操作仪表盘的触屏来实现。并且，变速器切断选择开关及发动机RPM增加模式选择开关中的至少一个可以形成在驾驶室中，并设置在由用户进行操作的操作装置上。作为所述操作装置的一例，可以列举方向盘、操作杆等，用户在操作操作装置的同时，在操作装置不离手的情况下，也可以执行变速切断选择及发动机RPM增加模式选择中的至少一个。

输出部230可以向变速控制装置300输出所述切断控制信号，并向发动机控制部400(ECU)输出所述发动机RPM控制信号。

变速器控制装置300可以以能够工作的方式连接于车辆控制装置200，并接受所述切断控制信号，在所述被决定的进入时间点切断对所述前后进用液压离合器的工作油供给，以此将变速器60切换到中立状态。

发动机控制部400可以以能够工作的方式连接于车辆控制装置200，并接收所述发动机RPM控制信号，调整燃料喷射量等，以此将发动机82的转速控制为所述被决定的发动机RPM增加值。

下面用图2中的控制装置对控制工程机械的方法进行说明。

图5是示出示例性的实施例的工程机械的控制方法的顺序图。

参照图2及图5，首先，可以在获取关于工程机械的制动器工作的信息(S100)之后，决定是否执行变速器切断工作模式(S110)。

在示例性的实施例中，所述关于制动器工作的信息可以通过从制动器压力检测传感器100输出的关于制动器压力的信息来判断。与此不同地，可以通过检测制动踏板的操作量来获取关于制动器工作的信息。此外，可以获取关于变速器扭矩值的信息。

当变速器切断选择开关102使得变速器切断工作处于启用(enable)状态时，如果被输入的信号符合进入基准，则可以决定用于执行变速器切断动作的时间点。例如，所述进入时间点可以是在工程机械行驶中制动器被启动时的时间点。当所述制动器的工作超出规定量时，优选执行变速器切断工作，这一时间点可以是所述制动器压力高于基准压力(例如，15bar，20bar)或制动踏板被操作为规定大小以上的时间点。

继而，可以在获取关于动臂的位置及装载物的重量的信息(S120)之后，基于所述接收到的信号，在进入所述变速器切断工作模式时决定发动机RPM增加值(S120)。

在示例性的实施例中，可以通过动臂角度传感器24获取关于动臂上升高度的信息。可以通过动臂缸压力传感器120获取关于铲斗所装载的装载物的重量的信息。

当发动机RPM增加模式选择开关104使得发动机RPM增加工作功能处于启用(enable)的状态时，如果被输入的信号符合进入基准，则可以决定用于执行发动机RPM增加工作模式的进入时间点。例如，当动臂在所述动臂位置低于50％的状态下上升时，可以决定根据所述发动机RPM增加工作模式的所述发动机RPM增加值

在所述发动机RPM增加工作模式中，所述发动机RPM增加值可以根据所述动臂缸压力而决定。所述发动机RPM增加值可以以与所述动臂缸压力呈比例关系的方式决定。当所述动臂缸压力在0bar乃至250bar的范围内时，发动机RPM可以以与所述动臂缸呈比例关系的方式决定在800rpm到2100rpm的范围之内。此外，也可以在确认动臂是否上升驱动之后再进入发动机RPM增加工作模式。即，在执行变速器切断工作模式的状态下，当铲斗的载重超过规定大小并且动臂正在上升驱动时，可以进入发动机RPM增加工作模式。这样的动臂的上升驱动与否可以在检测用户的操作装置的操作量或通过传感器检测出动臂的上升驱动时进行。

在示例性的实施例中，可以在仪表盘设定菜单上提供用户选择功能以决定是否执行所述发动机RPM增加工作模式。用户可以通过所述仪表盘设定菜单的选择按钮来选择或解除发动机RPM增加模式的执行与否。

继而，可以通过所述被决定的发动机RPM增加值控制发动机转速(S140)。

变速器控制装置300可以在所述变速器切断工作模式下将变速器60切换到中立状态。发动机控制部400(ECU)可以在所述发动机RPM增加模式下通过调整燃料喷射量等，以此将发动机的转速控制为所述被决定的发动机RPM增加值。

在示例性的实施例中，当所述动臂位置在已设定的时间(例如，3秒)内处于静止状态或所述动臂位置下降时，可以解除所述发动机RPM增加工作模式。

如上所述，可以通过变速器切断功能，在从前/后进挡位状态切换到中立时，根据动臂上升及前部装置的压力(装载物的重量)自动地增加发动机RPM，从而省去踩加速踏板的动作。

由此，即使用户不踩下加速踏板也可以通过随着装载物的重量增加的发动机RPM控制发动机转速，使作为前部作业装置的动臂快速地上升，从而提高作业效率和用户便利性。

以上参照本发明的实施例进行了说明，然而本发明所属领域的一般技术人员可以理解在不脱离权利要求书中所记载的本发明的思想及领域的范围之内，可以对本发明进行多种修正及变更。

符号说明

10：轮式装载机，12：前方车体，14：后方车体，20：动臂，22：动臂缸，24：动臂角度传感器，30：铲斗，32：铲斗油缸，34：倾斜臂，36：铲斗角度传感器，40：驾驶室，50：发动机室，52：发动机，60：变速器，70：前轮，72：后轮，100：工程机械的控制装置，102：变速器切断选择开关，104：发动机RPM增加模式选择开关，110：制动器压力检测传感器，120：动臂角度传感器，200：车辆控制装置，300：变速器控制装置，400：ECU(Engine Control Unit)。

Claims (13)

1.一种工程机械的控制装置，其特征在于，包括：

动臂位置检测部，其用于检测动臂的位置；

装载物重量检测部，其用于检测装载物的重量；

车辆控制装置，其在变速器切断工作模式状态下接收所述动臂的位置及所述装载物的重量信息，从而决定发动机RPM增加值，并输出包含有被决定的所述发动机RPM增加值的发动机RPM控制信号；以及

发动机控制部，其以能够接收所述发动机RPM控制信号的方式与所述车辆控制装置连接，用于通过被决定的所述发动机RPM增加值控制发动机的转速。

2.根据权利要求1所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

当所述动臂位置低于已设定的位置或动臂处于上升驱动时，所述车辆控制装置控制为根据所述装载物重量决定所述发动机RPM增加值。

3.根据权利要求2所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

所述发动机RPM增加值以与动臂缸压力呈比例关系的方式决定。

4.根据权利要求1所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

还包括制动器工作检测部，其当检测到制动器的工作时输出检测信号，

所述车辆控制装置响应于从所述制动器工作检测部输出的所述检测信号输出用于执行所述变速器切断工作模式的切断控制信号。

5.根据权利要求4所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

还包括变速器控制装置，其以能够从所述车辆控制装置接收所述切断控制信号的方式连接，并控制为响应于所述切断控制信号的输入而执行所述变速器切断工作模式。

6.根据权利要求1所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

还包括发动机RPM增加模式选择开关，其用于决定是否执行通过所述发动机RPM增加值控制发动机转速的工作。

7.根据权利要求1所述的工程机械的控制装置，其特征在于，

当所述动臂位置在已设定的时间内处于静止状态或所述动臂位置下降时，所述车辆控制装置解除所述发动机RPM增加工作模式。

8.一种工程机械的控制方法，其特征在于，包括：

接收动臂的位置以及装载物重量信息；

在变速器切断工作模式状态下，基于所述接收到的信息决定发动机RPM增加值；并且

通过被决定的所述发动机RPM控制发动机的转速。

9.根据权利要求8所述的工程机械的控制方法，其特征在于，

在决定所述发动机RPM增加值时，如果所述动臂位置低于已设定的位置，则根据所述装载物重量决定所述发动机RPM增加值。

10.根据权利要求9所述的工程机械的控制方法，其特征在于，

所述发动机RPM增加值以与动臂缸压力呈比例关系的方式决定。

11.根据权利要求8所述的工程机械的控制方法，其特征在于，还包括：

检测制动器工作；并且

响应于所述制动器工作，决定是否执行所述变速器切断工作模式。

12.根据权利要求11所述的工程机械的控制方法，其特征在于，还包括

向用户提供菜单以决定是否执行通过所述发动机RPM增加值控制发动机转速的工作。

13.根据权利要求8所述的工程机械的控制方法，其特征在于，还包括

当所述动臂位置在已设定的时间内处于静止状态或所述动臂位置下降时，解除所述发动机RPM增加工作模式。